鄒 明,鄒遠磊

(湖北民族學院 理學院，湖北 恩施 445000)

甘氨酸是人體根據(jù)自身需要合成的一種非必需氨基酸，具有相對較小的分子量和較簡單的化學結(jié)構(gòu)，有簡單的拉曼光譜圖.氨基酸的出廠質(zhì)量檢測和市場銷售的質(zhì)量安全檢測主要包括產(chǎn)品中的成分檢測和含量檢測，現(xiàn)用檢測方法常為化學分析法、液相色譜法、紅外吸收光譜法等[1～3]，它們各有獨自的優(yōu)點.激光拉曼光譜是激光光譜學中的一個重要分支，應用十分廣泛，激光拉曼光譜檢測具有精度高、快速、簡單、可重復的特點，更重要的是一種無損的定性、定量分析方法[4～8].拉曼信號的強度與溶液中溶質(zhì)分子的濃度成正比，因此可用拉曼強度的變化來反映溶液中對應溶質(zhì)的濃度，在實際檢測中為消除儀器等因素的影響，可選擇合適的內(nèi)標.

本文對甘氨酸水溶液的激光拉曼光譜進行了測定研究，利用甘氨酸的特征峰和溶液中水的特征峰組成的相對強度，作為測定含量的標準，對甘氨酸溶液含量進行了測定，并得出了甘氨酸水溶液中濃度與拉曼光譜相對強度的關系.

1 材料與方法

1.1 試驗儀器及樣品參數(shù)

實驗儀器：激光拉曼光譜儀LRS-3(天津市東科技發(fā)展有限公司).儀器規(guī)格參數(shù)：光柵1 200L/mm；陷波濾波器，波長532 nm；光譜寬度<20 nm；激光光源輸出功率(半導體激光器，532 nm)>40 mW.樣品：甘氨酸(氨基乙酸)(武漢市江北化學試劑廠).樣品溶液配制(在25℃時濃度范圍 0≤p≤25 g/100 mL):①選定以自制蒸餾水為溶劑，甘氨酸精粉為溶質(zhì)；②分別稱取溶質(zhì)0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.8 g倒入10 mL的容量瓶；③將蒸餾水倒入容量瓶，定容在10 mL處；④在室溫下，使之完全溶解，并標上與濃度對應的序號.

1.2 試驗參數(shù)

波數(shù)間隔：0.1 nm；起始波長：532 nm；終止波長：750 nm；負電壓：6；閾值：12；激光光源功率：45.8 mw；單色儀縫寬：1.100 mm；積分時間：800 ms.

圖1 甘氨酸拉曼譜圖

1.3 試驗方法

在儀器已調(diào)試好的基礎上，將配置的不同濃度的甘氨酸溶液裝入樣品管，采用正入射法檢測，激光聚焦于樣品管的中部中心，依次按照樣品的序號，測定不同濃度的甘氨酸溶液的拉曼光譜圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 甘氨酸拉曼光譜圖

對甘氨酸粉末進行測試，得到的拉曼光譜[9]如圖1.從圖中可以看出，在898.7 cm-1附近有較強吸收峰，這是由-CC+和-CN的伸縮振動引起的；在1 330 cm-1的峰，是-CH2的搖擺振動和-CN的伸縮振動引起的；在2 977 cm-1的峰是-CH2的伸縮振動引起的.

2.2 內(nèi)標和定量峰的選擇

在直接定量測定過程中，由于樣品濃度不同，引起散射指數(shù)的變化，以及溶液中的其他噪聲等因素，會對拉曼峰帶來不可預知的影響，所以對不同濃度溶液中的拉曼峰強度的直接定量會很困難，需要加入內(nèi)標以相對強度的方式來消除影響.對非水溶液，常用內(nèi)標為四氯化碳(459 cm-1)，對水溶液，常用內(nèi)標為硝酸根離子(1 050 cm-1)和高氯酸根離子(930 cm-1).本實驗選用水峰(3 200 cm-1)為內(nèi)標，避免了加入離子對樣品的影響，是定量分析的一種方便內(nèi)標.

2.3 試驗數(shù)據(jù)及其處理

對不同濃度的甘氨酸水溶液進行測定，得到的拉曼譜圖如圖2和圖3(圖中的譜線標號分別與樣品序號對應)，可知其特征峰的強度隨濃度的增加而增強.將甘氨酸898.7 cm-1特征峰強度與水的3 200 cm-1峰強度進行對比，得到表1.通過orign數(shù)學軟件對表1中的數(shù)據(jù)進行二次線性擬合處理得到的相對強度R與甘氨酸濃度ρ的關系為:

R=A+Bρ+Cρ2

其中A=1.242 78，B=0.536 22，C=0.499 7，A，B，C的標準偏差分別為0.044 72，0.114 64，0.061 83，函數(shù)曲線如圖4，曲線適用濃度取值范圍為0.2～1.6 g/10 mL.

圖2 對應樣品序號為1-5的樣品拉曼譜圖

圖3 對應樣品序號為6-10的樣品拉曼譜圖

2.4 試樣測定

為驗證激光拉曼光譜裝置及次濃度測定方法的可靠性，選用可作為測量標準的不同濃度的醫(yī)用葡萄糖注射液.測定其在20℃下的濃度，測定結(jié)果與樣品標準值一致，總相對誤差為0.84%，可見此激光拉曼光譜裝置及次濃度測定方法是可靠的.

圖4 相對強度與不同濃度的數(shù)據(jù)擬合曲線

表1 不同濃度甘氨酸溶液對應的特征峰值和相對強度

3 討論

從圖2和圖3發(fā)現(xiàn)，曲線較好地反應了實驗數(shù)據(jù)的情況，得到了相對強度R與甘氨酸濃度ρ的關系，但擬合系數(shù)的標準偏差稍大，這是因為：①實驗中不同濃度的樣品測試時，內(nèi)標峰和特征峰都存在一定的頻移現(xiàn)象；②激發(fā)波長較短，熒光較強，對采集的數(shù)據(jù)的精度有影響，不過激光功率較大，仍易看到甘氨酸明顯的拉曼峰.

本文應用拉曼光譜內(nèi)標法研究甘氨酸水溶液的濃度與光譜相對強度的關系，獲得了成功，該關系在濃度范圍為0.2～1.6 g/10 mL時有良好的實用性.通過實驗知道該方法具有測定簡單，不受溶液中共存離子干擾，樣品無損，是一種綠色分析測定方法.

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